Quelles méthodes les ingénieurs PCBA utilisent-ils souvent pour protéger les circuits ?

Dispositifs de protectionsont utilisés pour protéger les circuits et les équipements contre les pannes de courant ou d’autres dommages. Voici plusieurs types courants de dispositifs de protection et leurs descriptions :

1. Diodes

Une diode est un dispositif électronique utilisé pour contrôler la direction du flux de courant. Dans les circuits, les diodes sont souvent utilisées pour empêcher le courant inverse de circuler ou pour protéger d'autres appareils contre les surtensions.

Une diode régulateur de tension, également connue sous le nom de régulateur de tension ou diode Zener, est une diode spécialement conçue pour fournir une sortie de tension stable.

La caractéristique d'une diode régulatrice de tension est sa tension de claquage inverse (tension Zener). Lorsque la tension inverse dépasse sa tension de claquage spécifique, la diode du régulateur de tension entre dans un état de claquage inverse et conduit le courant. Par rapport aux diodes ordinaires, les diodes régulatrices de tension sont soigneusement conçues pour maintenir une tension stable dans la région de claquage inverse.

Le principe de fonctionnement d'une diode régulatrice de tension est basé sur l'effet de claquage de tension. Lorsque la tension est inférieure à sa tension de claquage inverse, la diode maintient une tension stable entre ses deux extrémités, permettant au courant inverse de circuler. Cette caractéristique permet à la diode régulatrice de tension de fournir une tension de référence stable dans un circuit ou de stabiliser la tension d'entrée à une valeur spécifique.

Les diodes Zener sont couramment utilisées dans les applications suivantes :

1. Régulation de tension : les diodes Zener peuvent être utilisées comme régulateurs de tension dans les circuits pour stabiliser la tension d'entrée à une tension de sortie spécifique. Ceci est très important pour les appareils et circuits électroniques qui nécessitent une tension stable.

2. Tension de référence : les diodes Zener peuvent être utilisées comme sources de tension de référence dans les circuits. En sélectionnant la diode Zener appropriée, une tension de référence fixe peut être fournie pour l'étalonnage et la comparaison d'autres signaux.

3. Régulation de tension : les diodes Zener peuvent également être utilisées pour les fonctions de régulation de tension dans les circuits. En contrôlant le flux de courant de la diode Zener, la valeur de tension dans le circuit peut être ajustée pour obtenir la fonction de régulation de tension souhaitée.

Le choix des diodes Zener dépend de la tension stable et du courant de fonctionnement requis. Ils ont des tensions de claquage et des caractéristiques de puissance différentes, ils doivent donc être évalués en fonction d'applications et d'exigences spécifiques lors de la sélection des diodes Zener.

Les diodes Zener sont des diodes spécialement conçues qui peuvent fournir des sorties de tension stables. Ils sont largement utilisés dans les circuits électroniques pour des fonctions telles que la régulation de tension, la tension de référence et la régulation de tension.

2. Varistance à oxyde métallique (MOV)

MOV est un dispositif utilisé pour la protection contre les surtensions. Il est composé de particules d'oxyde métallique uniformément réparties dans une matrice céramique, qui peuvent devenir conductrices lorsque la tension dépasse sa valeur nominale, absorbant ainsi l'énergie de la surtension et protégeant les autres appareils du circuit.

La caractéristique du MOV réside dans ses caractéristiques de résistance non linéaire. Dans la plage de tension de fonctionnement normale, MOV présente un état de résistance élevé et n'a pratiquement aucun effet sur le circuit. Cependant, lorsque la tension augmente soudainement pour dépasser sa tension nominale, MOV passe rapidement à un état de faible résistance pour absorber l'énergie de la surtension et la diriger vers la terre ou d'autres chemins à faible impédance.

Le principe de fonctionnement du MOV est basé sur l'effet varistance. Lorsque la tension dépasse sa tension nominale, l'intensité du champ électrique entre les particules d'oxyde augmente, de sorte que la résistance entre les particules diminue. Cela permet au MOV de fournir une capacité de courant très élevée et de protéger efficacement les autres circuits et équipements contre les dommages dus aux surtensions.

Les varistances à oxyde métallique sont couramment utilisées dans les applications suivantes :

1. Protection contre les surtensions : MOV est principalement utilisé pour la protection contre les surtensions afin d'empêcher la tension de dépasser la valeur nominale que l'appareil ou le circuit peut supporter. Lorsqu'une condition de surtension se produit, MOV répond rapidement et s'allume, dirigeant la surtension vers la terre ou d'autres chemins à faible impédance pour protéger d'autres composants sensibles.

2. Protection contre les surtensions : les MOV sont couramment utilisés dans les lignes électriques et les lignes de communication pour protéger les équipements contre les surtensions (mutations de tension). Ils sont capables d’absorber et de supprimer les pics de tension transitoires, empêchant ainsi les équipements de subir des dommages potentiels.

3. Protection contre les surtensions : les MOV sont également largement utilisés dans les parasurtenseurs pour éviter les dommages aux équipements et circuits électroniques causés par la foudre, les surtensions et autres interférences électromagnétiques. Ils sont capables d'absorber et de disperser l'énergie des surtensions, protégeant ainsi les équipements des surtensions transitoires.

La sélection du MOV approprié dépend de la tension nominale requise, de la capacité de courant maximale et du temps de réponse. La tension nominale du MOV doit être légèrement supérieure à la tension de fonctionnement maximale du circuit à protéger, tandis que la capacité de courant maximale doit répondre aux exigences du système. Le temps de réponse doit être suffisamment rapide pour garantir une réponse rapide en cas de surtension.

Les varistances à oxyde métallique sont des composants utilisés pour la protection contre les surtensions qui absorbent l'énergie des surtensions et protègent les autres circuits et équipements contre les dommages. Ils jouent un rôle important dans des domaines tels que la protection contre les surtensions, la protection contre les surtensions et la protection contre les surtensions.

3. Suppresseur de tension transitoire (TVS)

Le suppresseur de tension transitoire (TVS) est un dispositif électronique utilisé pour supprimer les surtensions transitoires. Il peut réagir rapidement et absorber l'énergie d'une surtension, et peut fournir une protection efficace lorsque la tension change soudainement ou qu'une tension transitoire se produit, empêchant la tension de dépasser le seuil défini.

Le principe de fonctionnement des appareils TVS est basé sur l'effet de tension de claquage. Lorsqu'une surtension transitoire se produit dans le circuit, le dispositif TVS passe rapidement à un état de faible impédance, dirigeant l'énergie de la surtension vers la terre ou d'autres chemins à faible impédance. En absorbant et en dispersant l'énergie de la surtension, le dispositif TVS peut limiter le taux d'augmentation de la tension et protéger d'autres composants sensibles.

Les appareils TVS sont généralement composés de tubes à décharge gazeuse (Gas Discharge Tube, GDT) ou de diodes en carbure de silicium (Silicon Carbide Diode, SiC Diode). Les tubes à décharge gazeuse forment un chemin de décharge à base de gaz lorsque la tension est trop élevée, tandis que les diodes en carbure de silicium utilisent les propriétés spéciales des matériaux en carbure de silicium pour former un chemin conducteur sous la tension de claquage.

Les suppresseurs de tension transitoire sont couramment utilisés dans les applications suivantes :

1. Protection contre les surtensions : les appareils TVS sont principalement utilisés pour la protection contre les surtensions afin d'éviter les surtensions causées par la foudre, les surtensions, les recherches de puissance et autres interférences électromagnétiques. Ils peuvent absorber et supprimer les pics de tension transitoires pour protéger les circuits et les équipements contre les dommages.

2. Protection des lignes de communication : les appareils TVS sont largement utilisés dans les lignes de communication pour protéger les équipements contre les recherches de puissance et les interférences électromagnétiques. Ils peuvent réagir rapidement et absorber les surtensions transitoires pour protéger le fonctionnement stable des équipements de communication.

3. Protection des lignes électriques : les appareils TVS sont également utilisés pour la protection des lignes électriques afin d'empêcher les recherches d'alimentation et autres événements de surtension d'endommager l'équipement d'alimentation électrique. Ils peuvent absorber et disperser l'énergie de surtension pour protéger le fonctionnement normal des équipements d'alimentation électrique.

La sélection du dispositif TVS approprié dépend de la tension nominale requise, de la capacité de courant maximale et du temps de réponse. La tension nominale du dispositif TVS doit être légèrement supérieure à la tension de fonctionnement maximale du circuit à protéger, et la capacité de courant maximale doit répondre aux exigences du système. Le temps de réponse doit être suffisamment rapide pour garantir une suppression rapide des surtensions transitoires.

Les suppresseurs de tension transitoire jouent un rôle important dans les domaines de la protection contre les surtensions, de la protection des lignes de communication et de la protection des lignes électriques.

4. Fusible

Un fusible est un composant électronique courant utilisé pour protéger les circuits et les appareils contre les dommages causés par une surintensité. Il s'agit d'un dispositif de protection passive qui empêche la circulation d'un courant excessif en déconnectant le circuit.

Un fusible est généralement constitué d'un fil fin ou d'un fil avec un faible courant de coupure. Lorsque le courant dans le circuit dépasse le courant nominal du fusible, le filament à l'intérieur du fusible chauffe et fond, coupant ainsi le flux de courant.

Les principales caractéristiques et principes de fonctionnement des fusibles sont les suivants :

1. Courant nominal : Le courant nominal d'un fusible fait référence à la valeur de courant maximale qu'il peut supporter en toute sécurité. Lorsque le courant dépasse le courant nominal, le fusible fondra pour empêcher le courant de circuler.

2. Temps de fusion : Le temps de fusion d'un fusible fait référence au temps écoulé entre le moment où le courant dépasse le courant nominal et le moment où il saute. Le temps de fusion dépend de la conception et des caractéristiques du fusible, généralement entre quelques millisecondes et quelques secondes.

3. Capacité de coupure : La capacité de coupure fait référence au courant ou à l'énergie maximum qu'un fusible peut couper en toute sécurité. Le pouvoir de coupure du fusible doit correspondre à la charge du circuit et au courant de court-circuit pour garantir que le courant puisse être efficacement coupé en cas de défaut.

4. Type : Il existe de nombreux types de fusibles, notamment à action rapide, temporisés, haute tension, etc. Différents types de fusibles conviennent à différents scénarios et exigences d'application.

La fonction principale d'un fusible est de fournir une protection contre les surcharges dans un circuit. Lorsque le courant dans un circuit augmente anormalement, ce qui peut provoquer une panne de circuit ou des dommages à l'équipement, le fusible sautera rapidement et coupera le flux de courant, protégeant ainsi le circuit et l'équipement contre les dommages.

Lors de la sélection d'un fusible approprié, des facteurs tels que le courant nominal du circuit, le courant de court-circuit, la tension nominale et les conditions environnementales doivent être pris en compte. La sélection correcte d'un fusible peut garantir la sécurité et la fiabilité du circuit et fournir une protection efficace contre les surcharges.

5. Thermistance à coefficient de température négatif (thermistance NTC)

La thermistance à coefficient de température négatif est un composant électronique dont la valeur de résistance diminue à mesure que la température augmente.

Les thermistances NTC sont généralement constituées d'oxydes métalliques ou de matériaux semi-conducteurs. Dans la structure réticulaire du matériau, certaines impuretés sont dopées, ce qui interfère avec le mouvement des électrons dans le réseau. À mesure que la température augmente, l'énergie des électrons dans le matériau sensible à la température augmente et l'interaction entre les électrons et les impuretés s'affaiblit, ce qui entraîne une augmentation de la vitesse de migration et de la conductivité des électrons et une diminution de la valeur de résistance.

Les caractéristiques et applications des thermistances NTC comprennent :

1. Capteur de température : étant donné que la valeur de résistance des thermistances NTC est inversement proportionnelle à la température, elles sont largement utilisées comme capteurs de température. En mesurant la valeur de la résistance, le changement de température ambiante peut être déterminé.

2. Compensation de température : les thermistances NTC peuvent être utilisées dans les circuits de compensation de température. En raison de la caractéristique selon laquelle sa valeur de résistance change avec la température, il peut être connecté en série ou en parallèle avec d'autres composants (tels que des thermistances et des résistances) pour obtenir un fonctionnement stable du circuit à différentes températures.

3. Contrôle de la température : les thermistances NTC peuvent jouer un rôle important dans les circuits de contrôle de la température. En surveillant le changement de valeur de résistance, le fonctionnement de l'élément chauffant ou de l'élément de refroidissement peut être contrôlé pour maintenir un état stable dans une plage de température spécifique.

4. Protection de l'alimentation : les thermistances NTC peuvent également être utilisées pour la protection de l'alimentation. Dans les circuits d’alimentation, ils peuvent être utilisés comme protecteurs contre les surintensités. Lorsque le courant dépasse un certain seuil, en raison de la chute de la valeur de résistance, ils peuvent limiter le flux de courant et protéger l'alimentation et les autres circuits des dommages causés par un courant excessif.

En résumé, les thermistances NTC sont des composants thermiquement sensibles avec un coefficient de température négatif, dont la valeur de résistance diminue à mesure que la température augmente. Ils sont largement utilisés dans la détection de la température, la compensation de température, le contrôle de la température et la protection de l'alimentation électrique.

6. Coefficient de température positif polymère (PPTC)

Les fusibles électroniques PPTC sont également un dispositif de protection contre les surintensités. Ils ont une faible résistance, mais lorsque le courant dépasse la valeur nominale, un effet thermique se produit, provoquant une augmentation de la résistance, limitant ainsi le flux de courant. Ils sont généralement utilisés comme fusibles réarmables ou comme dispositifs de protection contre les surintensités. Les composants PPTC sont constitués de matériaux polymères spéciaux et ont une caractéristique de résistance d'un coefficient de température positif.

La résistance des composants PPTC est généralement faible à température ambiante, permettant au courant de circuler dans le composant sans chute de tension significative. Cependant, lorsqu'une condition de surintensité se produit, le composant PPTC chauffe en raison de l'augmentation du courant qui le traverse. À mesure que la température augmente, la résistance du matériau polymère augmente considérablement.

La principale caractéristique du composant PPTC est sa capacité à limiter le flux de courant en cas de défaut. Lorsque le courant dépasse le seuil nominal, le composant PPTC s'échauffe et sa résistance augmente rapidement. Cet état à haute résistance agit comme un fusible réarmable, limitant efficacement le courant pour protéger le circuit et les composants connectés.

Une fois la condition de défaut supprimée et le courant descend en dessous d'un certain seuil, le composant PPTC refroidit et sa résistance revient à une valeur inférieure. Cette caractéristique réinitialisable différencie les composants PPTC des fusibles traditionnels et n'a pas besoin d'être remplacé après déclenchement.

Les composants PPTC sont utilisés dans une variété de circuits et de systèmes électroniques nécessitant une protection contre les surintensités. Ils sont couramment utilisés dans les alimentations électriques, les batteries, les moteurs, les équipements de communication et l’électronique automobile. Les composants PPTC présentent des avantages tels qu'une petite taille, un fonctionnement réinitialisable et une réponse rapide aux événements de surintensité.

Lors de la sélection d'un composant PPTC, des paramètres importants doivent être pris en compte, notamment la tension nominale, le courant et le courant de maintien. La tension nominale doit être supérieure à la tension de fonctionnement du circuit, tandis que le courant nominal doit correspondre au courant maximum attendu. Le courant de maintien spécifie le niveau de courant auquel l'élément se déclenche et augmente la résistance.

Les éléments PPTC offrent une protection contre les surintensités fiable et réinitialisable pour les circuits électroniques, contribuant ainsi à améliorer la sécurité et la fiabilité.